2024年新教材高中物理2.5液體講義新人教版選擇性必修第三冊(cè)

PAGE5．液體核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念知道表面張力、浸潤(rùn)、不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象及液晶的概念和試驗(yàn)證據(jù)，并能說(shuō)明相關(guān)的自然現(xiàn)象?？茖W(xué)思維理解液體的微觀結(jié)構(gòu)，能說(shuō)明表面張力、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)產(chǎn)生的緣由。駕馭液晶對(duì)光學(xué)具有各向異性，并能解決相關(guān)問(wèn)題。科學(xué)探究駕馭探究表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象的試驗(yàn)，學(xué)會(huì)與他人溝通合作，提高動(dòng)手實(shí)力和視察探究實(shí)力。科學(xué)看法與責(zé)任通過(guò)對(duì)自然現(xiàn)象的分析，體驗(yàn)科學(xué)規(guī)律的應(yīng)用價(jià)值，培育探究科學(xué)的愛(ài)好。學(xué)問(wèn)點(diǎn)1液體的表面張力1．表面層：液體表面有一層跟氣體接觸的__薄層__，叫作表面層。2．分子力的特點(diǎn)在液體內(nèi)部，分子間的平均距離略小于__r0__，分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)_斥力__；在表面層，分子比較__稀疏__，分子間距離略大于__r0__，分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)_引力__。3．表面張力(1)定義：液體表面的這種力使液體表面__繃緊__，叫作液體的表面張力。(2)作用效果：使液體表面具有__收縮趨勢(shì)__。說(shuō)明：表面張力使液體表面收縮到最小。學(xué)問(wèn)點(diǎn)2浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)(1)一種液體會(huì)__潤(rùn)濕__某種固體并__附著__在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作__浸潤(rùn)__；一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作__不浸潤(rùn)__。(2)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)是__分子力__作用的表現(xiàn)。2．毛細(xì)現(xiàn)象(1)毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中__上升__的現(xiàn)象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中__下降__的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。(2)毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管的內(nèi)徑越小，高度差__越大__。學(xué)問(wèn)點(diǎn)3液晶1．液晶：像液體一樣具有流淌性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相像，具有__各向異性__的物質(zhì)叫液晶。這是介于液態(tài)和固態(tài)間的一種中間態(tài)。2．出現(xiàn)液晶態(tài)的條件：液晶是一種特殊物質(zhì)，有些物質(zhì)在特定的__溫度__范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)，另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在肯定__濃度__范圍內(nèi)具有液晶態(tài)。3．液晶的微觀結(jié)構(gòu)：通常__棒狀__分子的物質(zhì)簡(jiǎn)單具有液晶態(tài)。探究液體的表面張力┃┃情境導(dǎo)入__■如圖所示是液體表面旁邊分子分布的大致?tīng)顩r。請(qǐng)結(jié)合圖片思索：液體表面層內(nèi)的分子距離和分子力各有什么特點(diǎn)？提示：液體表面層內(nèi)分子間距大于液體內(nèi)部分子間距；分子力表現(xiàn)為引力。┃┃要點(diǎn)提煉__■對(duì)液體表面張力的理解1．液體表面張力的形成(1)分子間距離特點(diǎn)：由于蒸發(fā)覺(jué)象，液體表面分子分布比內(nèi)部分子稀疏。(2)分子力特點(diǎn)：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力。(3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜。2．表面張力及其作用(1)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。如圖所示。(2)表面張力的大小與邊界線長(zhǎng)度有關(guān)，還跟液體的種類、溫度有關(guān)。(3)表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小。在體積相同的狀況下，球形的表面積最小。特殊提示表面張力使液面有收縮的趨勢(shì)，故往往會(huì)誤認(rèn)為收縮后r<r0。實(shí)質(zhì)上液體表面張力是液體表面層分子間距離大于分子間平衡距離r0時(shí)，表現(xiàn)出的分子間的吸引力。┃┃典例剖析__■典例1(多選)以下說(shuō)法正確的是(AD)A．小昆蟲能在水面上自由來(lái)往而不陷入水中是液體表面張力在起作用B．小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結(jié)果C．縫衣針浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的結(jié)果D．噴泉噴射到空中的水形成一個(gè)個(gè)球形的小水珠是表面張力作用的結(jié)果解題指導(dǎo)：表面張力使液體表面層像張緊的彈性膜，所以對(duì)小昆蟲有彈力，使液滴呈球形。另外要明確表面張力與浮力的區(qū)分。解析：細(xì)致視察可以發(fā)覺(jué)，小昆蟲在水面上站定或行進(jìn)過(guò)程中，其腿部位置比四周水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性特別好的膜上一樣，因此這是液體的表面張力在起作用。浮在水面上的縫衣針與小昆蟲狀況一樣，故A正確，C錯(cuò)；小木塊浮于水面上時(shí)，木塊下部事實(shí)上已經(jīng)陷入水中受到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結(jié)果，而非表面張力在起作用，B錯(cuò)；噴泉噴到空中的水分散時(shí)每一小部分的表面都有表面張力在起作用且又處于失重狀態(tài)，因而形成球狀水珠，故D正確。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■1．(多選)關(guān)于液體表面張力，下列說(shuō)法中正確的有(BD)A．甲圖中露珠呈球形，這是地球引力作用的結(jié)果B．乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，產(chǎn)生表面張力C．丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的浮力作用D．丁圖中液體表面張力方向與液面平行解析：甲圖中露珠呈球形，這是液體表面張力的結(jié)果，故A錯(cuò)誤；乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，分子力表現(xiàn)為引力，從而產(chǎn)生表面張力，故B正確；丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的表面張力作用，故C錯(cuò)誤；表面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向平行于液體表面，故D正確。探究對(duì)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象、液晶的分析┃┃情境導(dǎo)入__■日常生活中，假如你細(xì)致視察的話，會(huì)發(fā)覺(jué)水中游禽會(huì)時(shí)常地用嘴抹擦身上羽毛(如圖所示)你知道為什么嗎？提示：游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸潤(rùn)羽毛。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．附著層內(nèi)分子受力狀況液體和固體接觸時(shí)，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。2．浸潤(rùn)的成因當(dāng)固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子吸引力時(shí)，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力。具有擴(kuò)展的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤(rùn)固體。3．不浸潤(rùn)的成因當(dāng)固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子吸引力時(shí)，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層中分子之間表現(xiàn)為引力。具有收縮的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤(rùn)固體。4．毛細(xì)現(xiàn)象(1)兩種表現(xiàn)：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降。(2)產(chǎn)生緣由毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤(rùn)現(xiàn)象都有關(guān)系。如圖所示，甲是浸潤(rùn)狀況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ饔?，液體會(huì)受到一向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤(rùn)狀況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低。5．液晶液晶是介于液體與固體之間的一種中間態(tài)的物質(zhì)，在特定方向上分子排列整齊，其物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，另一方向上分子排列是雜亂的，具有液體的特征，所以液晶還具有流淌性，但液晶并不是液體和晶體的混合物。┃┃典例剖析__■典例2(多選)以下各種說(shuō)法中正確的有(CD)A．因?yàn)樗y滴在玻璃上將成橢球狀，所以說(shuō)水銀是一種不浸潤(rùn)液體B．由于大氣壓作用，液體在細(xì)管中上升或下降的現(xiàn)象稱為毛細(xì)現(xiàn)象C．在人造衛(wèi)星中，由于一切物體都處于完全失重狀態(tài)，所以一個(gè)固定著的容器中裝有浸潤(rùn)其器壁的液體時(shí)，必需用蓋子蓋緊，否則容器中的液體肯定會(huì)沿器壁流散D．當(dāng)A液體和B固體接觸時(shí)，發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象還是發(fā)生不浸潤(rùn)現(xiàn)象，關(guān)鍵取決于B固體分子對(duì)附著層A液體分子的吸引力比液體內(nèi)的分子對(duì)附著層分子吸引力大些還是小些解題指導(dǎo)：液體和固體接觸時(shí)，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)是兩者合力的表現(xiàn)。解析：水銀不浸潤(rùn)玻璃，但可能浸潤(rùn)其他固體，所以A錯(cuò)；在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，假如液體浸潤(rùn)其器壁，液體和器壁的附著層就會(huì)擴(kuò)張，沿著器壁流散，故必需蓋緊，C正確；D選項(xiàng)正確說(shuō)明白發(fā)生浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象的微觀原理，D對(duì)；毛細(xì)現(xiàn)象是由于液體浸潤(rùn)固體(細(xì)管)引起液體上升及不浸潤(rùn)固體引起的液體下降的現(xiàn)象，不是大氣壓作用，B錯(cuò)。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■2．(多選)水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)液體而水銀對(duì)玻璃是不浸潤(rùn)液體，它們?cè)诿?xì)管中將產(chǎn)生上升或下降的現(xiàn)象，現(xiàn)把不同粗細(xì)的三根毛細(xì)管插入水和水銀中，如圖所示，正確的現(xiàn)象應(yīng)是(AD)解析：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升或不浸潤(rùn)體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象為毛細(xì)現(xiàn)象，管子越細(xì)，現(xiàn)象越明顯，AD對(duì)，BC錯(cuò)。3．關(guān)于液晶的下列說(shuō)法中正確的是(B)A．液晶是液體和晶體的混合物B．液晶分子在特定方向排列比較整齊C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光D．全部物質(zhì)在肯定條件下都能成為液晶解析：液晶是某些特殊的有機(jī)化合物，在某些方向上分子排列規(guī)則，某些方向上雜亂。液晶本身不能發(fā)光，所以選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。核心素養(yǎng)提升正確區(qū)分表面張力、液面彈力及浮力浮力的實(shí)質(zhì)是物體的下表面與上表面所受的壓力之差。表面張力的實(shí)質(zhì)是液體表面層內(nèi)各部分之間的相互吸引力，是分子力的宏觀體現(xiàn)。須要留意的是，表面張力作用于液體的表面層里，并不是作用于液面上的物體上。昆蟲與極細(xì)的針漂移于水面上是表面張力在起作用，表面張力使水面上形成一個(gè)膜(表面層)，正是這個(gè)膜托住了昆蟲與細(xì)針，即膜對(duì)它們的支持力與其重力平衡。案例我們有時(shí)會(huì)發(fā)覺(jué)，有些硬幣可以浮在水面上，這是因?yàn)?D)A．硬幣所受的重力與表面張力和浮力的合力平衡B．硬幣所受的重力與浮力平衡C．硬幣所受的重力與表面張力平衡D．表面張力使水面收縮成“彈性薄膜”，對(duì)硬幣產(chǎn)生一個(gè)向上的支持力，硬幣所受的重力與支持力平衡解析：這一現(xiàn)象是表面張力作用的結(jié)果。由于硬幣密度大于水的密度，硬幣放入水中易下沉，而硬幣表面由于常常和手接觸，有一層油膜，這一層油膜使硬幣與水不浸潤(rùn)。將硬幣輕輕放在安靜的水面時(shí)，表面張力使水面收縮形成一個(gè)膜，正是這個(gè)膜托住了硬幣，即膜對(duì)硬幣的支持力與硬幣所受的重力平衡。故D正確。1．下列敘述中正確的是(A)A．因液體表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏，分子間相互作用表現(xiàn)為引力B．用粉筆吸干紙上的墨汁，不能用來(lái)說(shuō)明毛細(xì)現(xiàn)象C．因?yàn)樗y滴在玻璃板上將成橢球狀，所以說(shuō)水銀是一種不浸潤(rùn)液體D．液體表面張力總是垂直于液體表面，使液體表面積趨于最小解析：與氣體接觸的液體表面層的分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離，分子力表現(xiàn)為引力，即存在表面張力，故A正確；因?yàn)榉酃P疏松多孔，所以粉筆吸干紙上的墨汁是利用了毛細(xì)現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)是由液體和固體共同確定的。液體浸潤(rùn)固體，附著層面積要擴(kuò)張，不浸潤(rùn)固體附著層面積要收縮；水銀不浸潤(rùn)玻璃，但可能浸潤(rùn)其他固體，故C錯(cuò)誤；表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直，故D錯(cuò)誤。2．如圖甲所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜。它被棉線分割成a、b兩部分。若將肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形態(tài)是圖乙中的(D)解析：肥皂膜未被刺破時(shí)，作用在棉線兩側(cè)的表面張力相互平衡，棉線可以有隨意形態(tài)。當(dāng)把a(bǔ)部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面張力的作用下，棉線將被繃緊。因液體表面有收縮到面積最小的趨勢(shì)，所以棉線被拉成凹的圓弧形態(tài)。正確選項(xiàng)為D。3．(多選)以下關(guān)于液晶的說(shuō)法正確的是(ACD)A．液晶的光學(xué)性質(zhì)可以隨溫度、所加電壓的改變而改變B．因?yàn)橐壕г诳隙l件下發(fā)光，所以可以用來(lái)做顯示屏C．人體的某些組織中存在液晶結(jié)構(gòu)D．筆記本電腦的彩色顯示器，是因?yàn)樵谝?/p>